Wie entsteht die Spannung des Daniell-Elements?

Die Spannung eines Daniell-Elements, das eine Art galvanische Zelle ist, entsteht durch die chemischen Reaktionen, die an den Elektroden stattfinden. Es besteht aus zwei Halbzellen: einer Kupferhalbzelle (Cu²⁺/Cu) und einer Zinkhalbzelle (Zn²⁺/Zn).

1. **Oxidation und Reduktion**: In der Zinkhalbzelle oxidiert Zink (Zn) zu Zinkionen (Zn²⁺), wobei Elektronen freigesetzt werden. Diese Reaktion findet an der Anode statt. In der Kupferhalbzelle werden Kupferionen (Cu²⁺) reduziert, indem sie Elektronen aufnehmen und zu festem Kupfer (Cu) werden. Diese Reaktion findet an der Kathode statt.

2. **Elektronenfluss**: Die freigesetzten Elektronen von der Zinkanode fließen durch einen externen Stromkreis zur Kupferkathode, wo sie die Reduktionsreaktion unterstützen. Dieser Elektronenfluss erzeugt einen elektrischen Strom.

3. **Ionenaustausch**: Um die Ladungsneutralität aufrechtzuerhalten, wandern die Zinkionen in die Lösung, während die Kupferionen aus der Lösung in die Elektrode übergehen. Ein Salzbrücke oder eine poröse Membran kann verwendet werden, um den Ionenaustausch zwischen den beiden Halbzellen zu ermöglichen.

4. **Spannung**: Die Spannung des Daniell-Elements ergibt sich aus der unterschiedlichen Neigung der beiden Metalle, Elektronen abzugeben oder aufzunehmen, was durch die Standardelektrodenpotentiale der beiden Halbzellen bestimmt wird. Die Spannung kann mit der Nernst-Gleichung berechnet werden.

Insgesamt ist die Spannung des Daniell-Elements also das Ergebnis der elektrochemischen Reaktionen und der unterschiedlichen Potentiale der beteiligten Materialien.